Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря Советский патент 1984 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электромашиностроению и способствует повышению ресурса безотказной работы машин постоянного тока при питании их посто янным и пульсирующим током.

Известно устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря, содержащее управляемый усилитель, подк.1юченный к обмотке дополнительных полюсов, и элементы для управления, 1 ыполненные в виде датчиков тока, которые установлены в цепи щеток одноименной полярности, а также сумматор, включенный между датчиками тока и управляемым усилителем (1).

Недостатками этого устройства являются малый коэффициент передачи датчиков тока, а также сложность устройства, вызванная наличием сумматора. Кроме того, возникают трудности с выполнением датчиков тока с идентичными параметрами, что ограничивает точность настройки дополнительных полюсов на середину безыскрОЕЮй зоны.

Наиболее близким к изобретению является устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря, содержащее управляемый усилитель, подк,1юченный к обмотке дополнительных полюсов и элементы управления усилителем, выполненные в виде датчиков тока, установленных в цепи щеток одноименной полярностн. Для повышения быстродействия и статической точности при одновременном улучшении стабильно-сти настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации оно снабжено подключенным к управляемому усилителю регулятором с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, два входа которого соединены через резисторы с датчиками тока, а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнительных полюсов |2..

Недостатком известного устройства является наличие погрешностидатчиков тока, (шунты амперметра или токоподводящие шины) и низкий их коэффициент передачи. Кроме того, затруднительна реализация двух датчиков тока с идентичными параметрами, поскольку трудно выполнить без индивидуальной подгонки две токоподводяшие шины с одинаковыми сопротивлениями Низкий же коэффициент передачи датчиков тока приводит к тому, что для получения высокого быстродействия и статической точности при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны необходим высокий коэффициент передачи регулятора (более 10) с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения в области средних частот, что снижает помехозащищенность

устройства - оно становится чувствитель ным к самовозбуждению.

Цель изобретения - повышение точности настройки дополнительных полюсов на 5 середину безыскровой зоны и повышение помехозащищенности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для улучшения коммутации коллекторных электрических машин с вол0 новой обмоткой якоря, содержащем управляемый усилитель, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, регулятор с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, выход которого подключен к входу управляемого

5 усилителя, и элемент управления регулятором, подключенный к щеткам одноименной полярности, элемент управления регулятором выполнен в виде двухтактного магнитного усилителя, обмотка управления которого представляет собой шину, подключенную к щеткам одноименной полярности, и пропущенную через окна магнитопровода усилителя, а выход усилителя через резистор подключен к входу регулятора.

На фиг. 1 показана схема устройства

5 -ДЛЯ улучшения коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря; на фиг. 2 - характеристики входвыход двухтактного магнитного усилителя.

Якорь машины 1 подключен к источнику регулируемого напряжения. Обмотка до0 полнительных полюсов 2 подключена к выходу управляемого усилителя 3, вход которого соединен с выходом регулятора 4 с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения от входного, для чего его выход связан со входом

5 резистором 5 и конденсатором 6. Выход управляемого усилителя соединен со входом регулятора 4 резистором 7. Цепь ще ток одноименной полярности связана с магнитопроводами 8-11 посредством обмотки

0 управления, выполненной в виде шины и пропущенной через окна магнитного усилителя. На магнитопроводах 8-11 намотаны обмотки 1.2-15. В цепь обмоток 12-13 включены диоды 16-19, образующне выпрямительный мост, нагрузкой которого являются

резисторы 20 и 21. В цепь обмоток 14-15 включень диоды 22-25, образующие выпрямительный мост, нагрузкой которого являются резисторы 21 и 26.

Магнитные системы 8 и 9 с обмотками 12н 13, выпрямительным мостом на дио.дах 16-10 образуют первый однотактовый магнитный усилитель, р.аботающий на нагрузку 20 и 21. Магнитные системы 10и II с обмотками 14 и 15, выпрямительным мое-, том на диодах 22-25 образуют второй однотактный магнитный усилитель, работающий на.нагрузку 21 и 26. Совместно два од-, нотактных магнитных усилителя составлякгг двухтактный магнитный усилитель. Каждый из однотактных магнитных усилителей

получает питание от вторичных обмоток 27 и 28 транзистора 29. Нагрузкой двухтактного магнитного усилителя является резистор 21, которая связана со входом регулятора 4 резистором 30. Щетки 31 и 32 соединены с шиной 33, средняя точка шины 34 соединена с обмоткой дополнительных полюсов 2.

Устройство работает следующим образом.

В полупериод питающего напряжения на вторичной обмотке 27, соответствующего положительному потенциалу на обмотке 12 первого однотактиого магнитного усилителя, ток по нагрузке протекает по цепи: положительный потенциал- обмотка 12 - диод 16 - резисторы 20 и 21 - диод 19 - отрицательный потенциал обмотки 27. В следующий полупериод питающего напряжения положительный потенциал соответствует точке соединения диодов 17 и 19 и ток по нагрузке протекает по цепи; положительный потенциал - диод 17 - резисторы 20 и 21 -диод 18 - обмотка 13 - отрицательный потенциал обмотки 27. Следовательно, в оба полупериода питающего напряжения ток по нагрузке 21 от первого однотактного магнитного усилителя протекает сверху вниз. В полупериод питающего напряжения на вторичной обмотке 28, соответствующего положительному потенциалу на обмотке 15 второго однотактного магнитного усилителя, ток по нагрузке протекает по цепи: положительный потенциал - обмотка 15 - диод 22 - резисторы 26 - диод 25 - отрицательный потенциал обмотки 28. В следующий полупериод питающего напряжения положительный потенциал соответствует точке соединения диодов 24 и 25 и ток по нагрузке протекает по цепи: положительный потенциал - диод 24 - резисторы 26 и 21 - диод 23 - обмотка 14 - отрицательный потенциал обмотки 29. Следовательно, в оба полупериода питающего напряжения ток по нагрузке 21 от второго однотактного магнитного усилителя протекает снизу вверх. Если рассматривать токи по нагрузке 21 от двухтактного магнитного усилителя, то имеем вычитание токов в этой цепи.

На фиг. 2 верхняя характеристика соответствует работе первого однотактного магнитного усилителя, а нижняя характеристика соответствует работе второго однотактного магнитного усилителя. Результирующая характеристика двухтактного магнитного усилителя, отмеченная пунктиром, получена суммированием характеристик двух однотактных магнитных усилителей. В мащине с волновой обмоткой якоря при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны токи в цепи щеток одноименно полярности одинаковы, оба однотактных магнитных усилителя подмагничены одинаково и выходное напряжение двухтактного магнитного усилителя равно нулю, выходиое напряжение регулятора 4 равно ну,1ю. Управляемый усилитель 3 настраивается так, что в этом случае

через него протекает начальный ток отпитки, соответствующий настройке дополнительных полюсов на середину зоны безыскровой работы. С изменением параметров коммутирующего контура или режима работы машины изменяется величина добавоч5 ного тока коммутации, равенство токов в щетках одноименной полярности коммутации, равенство токов в щетках одноименной полярности нарущается, однотактные магнитные усилители подмагничены по-разному и на выходе двухтактного магнитного

0 усилителя появляется напряжение соответствующей полярности.

Допустим, что первый однотактный магнитный усилитель (8-9) подмагничен больше, чем второй магнитный усилитель (105 И) током в цепи щеток одноименной полярности. Это приводит к появлению выходного напряжения двухтактного магнитного усилителя положительной полярности (фиг. 2, 1 квадрант) на резисторе 21, уменьшается выходное напряжение регулятора 4,

0 уменьшается выходное напряжение управляемого усилителя 3. Это приводит к уменьшению тока дополнительных полюсов по сравнению с начальным током отпнтки. Ток отпитки изменяется до тех пор, пока не произойдет настройка на середину .зоны безыскровой работы. Если же первый однотактный магнитный усилитель (8-9) подмагничен меньше, чем второй магнитный усилитель (10-11) током в цепи щеток одноименной полярности, то это приводит к появлению выходного напряжения двухтактного магнитного усилителя отрицательной полярности (фиг. 2, 111 квадрант). Это приводит к увеличению выходного напряжения регулятора 4 и увеличению выходного напряжения управляемого усилителя 3. В свою

5 учередь, увеличивается ток дополнительных полюсов по сравнению с начальным током отпитки. Ток отпитки при регулировании устанавливается такого значения, что соотгветствует настройке на середину безыскровой работы.

0Предлагаемое устройство позволяет повысить точность настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны в два раза при одновременном повышении помехозащищенности.

/

/

/

/i

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ KO/V MyTAUHH КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ С ВОЛНОВОЙ ОБМОТКОЙ ЯКОРЯ, содержащее управляемый усилитель, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, регулятор с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, выход которого подключен к входу управляемого усилителя, и элемент управления регулятором, подключенный к и1еткам одноименной полярности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны при одновременном повышении помехозашищенности, элемент управления регу.пятором выполнен в виде двухтактного магнитного усилителя, обмотка управления которого представляет собой шину, подключенную к щеткам одноименной полярности и пропущенную через окна магнитопровода усилителя, а выход усилителя через резистор подключен к входу регулятора. 29

Фиг.